(57)【要約】【課題】リソグラフィ装置における画像パラメータを調整する方法、リソグラフィ装置を使用したデバイス製造方法、複数のリソグラフィ装置間の近接整合を提供する方法及びリソグラフィ装置を提供すること。【解決手段】リソグラフィ装置は、放射の投影ビームを提供するようになされたイルミネータと、投影ビームの好ましい偏光状態の強度を制御するようになされた偏光コントローラとを備えている。リソグラフィ装置は、さらに、パターン化装置を保持するようになされた支持部を備えている。パターン化装置は、所望のパターンに従って投影ビームをパターン化するようになされている。リソグラフィ装置は、さらに、基板を保持するようになされた基板テーブルと、パターン化されたビームを基板の目標部分に投射するようになされた、パターン化された画像を基板上に形成するための投影システムとを備えている。【選択図】図１
2006237616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィ装置における画像のパラメータを調整するための方法であって、
放射ビームの好ましい偏光状態の強度を制御する段階と、
パターン化装置を使用して前記放射ビームをパターン化する段階と、
画像を形成するために、パターン化された放射を基板上の放射線感応材料の層の目標部分に投射する段階であって、前記放射ビームの好ましい偏光状態の強度を制御することによって前記画像のパラメータが調整される段階とを含む方法。
【請求項２】
前記好ましい偏光状態の強度が、前記放射ビームの偏光純度及び前記放射ビームの偏光度の関数である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記好ましい偏光状態の強度を制御する段階が、前記放射ビームの偏光純度及び前記放射ビームの偏光度のうちの少なくともいずれか１つを制御する段階を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記好ましい偏光状態の強度（ＩＰＳ）が、前記放射ビームの偏光純度（ＰＰ）及び前記放射ビームの偏光度（ＤＯＰ）の一次関数である、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
ＩＰＳ＝０．５＋ＤＯＰ（ＰＰ−０．５）である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記画像のパラメータが、画像コントラスト、臨界寸法、臨界寸法ピッチ及び孤立−稠密バイアス特性のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記制御段階が、
異なるリソグラフィ装置の偏光性能レベルを決定する段階と、
前記異なるリソグラフィ装置の放射の好ましい偏光状態の強度に対応するために、前記放射ビームの好ましい偏光状態の強度を制御する段階とをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記制御段階が、前記リソグラフィ装置の光学エレメントを制御する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記光学エレメントが４分の１波長板であり、前記光学エレメントを制御する段階が前記４分の１波長板を回転させる段階を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記制御段階が、前記放射ビームを提供する放射源の出力の偏光を制御する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
リソグラフィ装置を使用したデバイス製造方法であって、
パターン化装置を放射ビームで照射する段階と、
前記放射ビームの好ましい偏光状態の強度を制御する段階と、
前記パターン化装置を使用して前記放射ビームをパターン化する段階と、
放射線感応材料の層の上にパターン化された画像を形成するために、パターン化された放射を基板上の前記放射線感応材料の層の目標部分に投射する段階とを含む方法。
【請求項１２】
前記好ましい偏光状態の強度が、前記放射ビームの偏光純度及び前記放射ビームの偏光度の関数である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記好ましい偏光状態の強度を制御する段階が、前記放射ビームの偏光純度及び前記放射ビームの偏光度のうちの少なくともいずれか１つを制御する段階を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記好ましい偏光状態の前記強度（ＩＰＳ）が、前記放射ビームの前記偏光純度（ＰＰ）及び前記放射ビームの偏光度（ＤＯＰ）の一次関数である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
ＩＰＳ＝０．５＋ＤＯＰ（ＰＰ−０．５）である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記放射ビームの好ましい偏光状態の強度を制御する段階によって、前記パターン化された画像のパラメータが改善即ち調整される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記パラメータが、画像コントラスト、臨界寸法、臨界寸法ピッチ及び孤立−稠密バイアスのうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記制御段階が、
異なるリソグラフィ装置の偏光性能レベルを決定する段階と、
前記異なるリソグラフィ装置の放射の好ましい偏光状態の強度に対応するために、前記放射ビームの好ましい偏光状態の強度を制御する段階とをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記制御段階が、前記リソグラフィ装置の光学エレメントを制御するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記光学エレメントが４分の１波長板であり、前記光学エレメントを制御する段階が前記４分の１波長板を回転させる段階を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記制御段階が、前記放射ビームを提供する放射源の出力の偏光を制御する段階を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２２】
複数のリソグラフィ装置間の近接整合を提供する方法であって、
第２のリソグラフィ装置の偏光レベルに整合させるために、第１のリソグラフィ装置の偏光のレベルを制御する段階を含む方法。
【請求項２３】
前記第１のリソグラフィ装置の偏光のレベルを制御する段階が、前記第２のリソグラフィ装置の前記偏光レベルに整合させるために、前記第１の装置の放射ビームの好ましい偏光状態の強度を制御する段階を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記放射ビームの好ましい偏光状態の強度を制御する段階が、前記放射ビームの好ましい偏光状態における強度の制御可能な損失を含める段階を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記第２のリソグラフィ装置の偏光レベルに整合させるための前記第１の装置の放射ビームの好ましい偏光状態における強度を制御する段階が、前記第１のリソグラフィ装置の孤立−稠密バイアス特性を前記第２のリソグラフィ装置の孤立−稠密バイアス特性に整合させるために実行される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記第２のリソグラフィ装置の偏光レベルに整合させるための前記第１の装置の放射ビームの好ましい偏光状態における強度を制御する段階が、前記第１のリソグラフィ装置を使用して得られる画像の臨界寸法ピッチ挙動を、前記第２のリソグラフィ装置を使用して得られる画像の臨界寸法ピッチ挙動に整合させるために実行される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記制御段階が、前記第１のリソグラフィ装置の投影システムの光学エレメントを制御する段階を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記制御段階が、前記第２のリソグラフィ装置の楕円偏光に整合させるために、前記第１のリソグラフィ装置の実質的に完全な偏光を前記第１のリソグラフィ装置の楕円偏光に変換するべく前記第１のリソグラフィ装置の板を回転させる段階を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記板が４分の１波長板である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記板が複屈折材料からなり、前記材料の複屈折結晶軸の配向が偏光方向になるように前記板が回転する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
リソグラフィ装置であって、
放射の投影ビームを提供するようになされたイルミネータと、
前記投影ビームの好ましい偏光状態の強度を制御するようになされた偏光コントローラと、
所望のパターンに従って前記投影ビームをパターン化するようになされパターン化装置を保持するようになされた支持部と、
基板を保持するようになされた基板テーブルと、
パターン化されたビームを前記基板の目標部分に投射するようになされた、パターン化された画像を前記基板上に形成するための投影システムとを備えた装置。
【請求項３２】
前記好ましい偏光状態の強度が、前記投影ビームの偏光純度及び前記投影ビームの偏光度の関数である、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記偏光コントローラが、前記放射ビームの偏光純度及び前記放射ビームの偏光度のうちの少なくともいずれか１つを制御するようになされた、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記好ましい偏光状態の強度（ＩＰＳ）が、前記投影ビームの偏光純度（ＰＰ）及び前記投影ビームの偏光度（ＤＯＰ）の一次関数である、請求項３２に記載の装置。
【請求項３５】
ＩＰＳ＝０．５＋ＤＯＰ（ＰＰ−０．５）である、請求項３２に記載の装置。
【請求項３６】
前記偏光コントローラが、前記パターン化された画像のパラメータを改善即ち調整するために、前記投影ビームの好ましい偏光状態の強度を制御するようになされた、請求項３１に記載の装置。
【請求項３７】
前記パラメータが、画像コントラスト、臨界寸法、臨界寸法ピッチ及び孤立−稠密バイアスのうちの少なくとも１つを含む、請求項３６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は、基板の目標部分に所望のパターンを適用する機械である。リソグラフィ装置は、たとえば集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。その場合、マスク或いはレチクルとも呼ばれているパターン化装置を使用してＩＣの個々の層に対応する回路パターンが生成され、生成されたパターンが、放射線感応材料（レジスト）の層を有する基板（たとえばシリコン・ウェハ）上の目標部分（たとえば１つ又は複数のダイの一部が含まれている）に投影システムを使用して画像化される。通常、１枚の基板には、順次露光される目標部分に隣接する回路網が含まれている。知られているリソグラフィ装置には、パターン全体を１回で目標部分に露光することによって目標部分の各々が照射される、いわゆるステッパと、パターンを投影ビームで所与の方向（「走査」方向）に走査し、且つ、基板をこの方向に平行に、或いは非平行に同期走査することによって目標部分の各々が照射される、いわゆるスキャナがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
リソグラフィにおける新しい装置及び方法の開発により、基板上にパターン化される線及びコンタクト・ホール即ちバイアなどの画像化フィーチャの解像度が改善され、その解像度は、恐らく５０ｎｍ未満に達している。このような解像度は、たとえば開口数（ＮＡ）が比較的大きい（０．７５ＮＡを超える）投影システム、１９３ｎｍ以下の波長、及び移相マスク、新規な照明及び最新のフォトレジスト・プロセスなどのあり余る技法を駆使して達成することができる。
【０００４】
しかしながら、コンタクト・ホールなどの特定の微小フィーチャは、その製造がとりわけ困難である。波長未満の解像度での製造プロセスが成功するか否かは、低変調画像を印刷する能力、或いは画像変調を許容可能なリソグラフィ歩留りを得ることができるレベルまで大きくすることができる能力にかかっている。
【０００５】
通常、プロセスの能力である臨界寸法（ＣＤ）及び焦点深度（ＤＯＦ）を評価するために、業界ではレイリー基準が使用されている。ＣＤ及びＤＯＦの測度は、次の式で与えられる。
ＣＤ＝ｋ１（λ／ＮＡ）        （１）
及び
ＤＯＦ＝ｋ２（λ／ＮＡ２）      （２）
上式で、λは照明放射の波長であり、ｋ１及びｋ２は、特定のリソグラフィ・プロセスの定数である。ＮＡは投影システムの開口数である。
【０００６】
解像限界におけるリソグラフィに関連する困難性を洞察する他の測度には、露光寛容度（ＥＬ）、稠密：孤立バイアス（ＤＩＢ）及びマスク誤差拡大係数（ＭＥＥＦ）がある。露光寛容度は、印刷されたパターンの臨界寸法（ＣＤ）が許容範囲内である百分率線量範囲を表している。たとえば、露光寛容度は、印刷される線の幅が１０％変化することになる露光線量の変化として定義することができる。露光寛容度は、リソグラフィにおける印刷機能の信頼性の測度である。露光寛容度は、ＤＯＦと共に使用され、プロセス・ウィンドウ即ち最終レジスト・プロファイルを規定仕様範囲内に維持する焦点及び露光の領域が決定される。稠密：孤立バイアスは、パターン密度によって決まる、類似したフィーチャとフィーチャの間のサイズ差の測度である。また、ＭＥＥＦは、パターン化装置のＣＤ誤差がいかにして基板のＣＤ誤差に伝達されるかを表している。考量すべき他の画像化要素にはピッチがある。ピッチは、たとえばコンタクト・ホールなどの２つのフィーチャ間の距離である。コヒーレント照明の単純化された近似では、リソグラフィ・システムの解像度は、波長と開口数ＮＡの関数に分解することができる回折格子の最も短い半ピッチの形で引用することも可能である。
【０００７】
使用する波長を短くし、開口数を大きくし、且つ／又はｋ１の値を小さくすることによってＣＤを短縮する傾向は、リソグラフィにおける多くの傾向のうちの１つであるが、開口数を大きくすることによってＤＯＦが浅くなり、延いてはプロセス寛容度が制限されることになる。
【０００８】
ＮＡを大きくするとＤＯＦが損失することになることは良く知られているが、ＮＡの大きい部分コヒーレント・システムの偏光ターゲットについては未だ完全に調査されていない。次の式
【０００９】
【数１】
2006237616.tif 000003
によれば、フォトレジストなどの所与の膜中の画像強度Ｉは、位置
【００１０】
【数２】
2006237616.tif 000004
の関数であり、所与の焦点位置ｚ０に特化されている。この式は、開口数ＮＡのいかなる値に対しても有効であり、画像は、すべての偏光状態ｉを合わせたものになる。Ｓによって画定されるソース分布が
【００１１】
【数３】
2006237616.tif 000005
で表されるソース位置で積分される。括弧内の逆フーリエ項は、出口ひとみにおける電界分布を表している。括弧内の４つの項は、パターン化装置のパターン（たとえばレチクルのパターン）の物体スペクトル
【００１２】
【数４】
2006237616.tif 000006
と、偏光行列Ｐと、膜行列Ｆと、ひとみ行列ＨＶをそれぞれ表している。
【００１３】
ひとみ行列は、ジョーンズひとみ行列と見なされる。通常、入力光ビームの光路中に配置される光学エレメント及び／又は偏光エレメントによって出力電磁界分布が変化する。この作用は、次の式で与えられる。
【００１４】
【数５】
2006237616.tif 000007
上式で、Ｊはジョーンズ行列として知られている。画像化理論によれば、Ｅ及びＪの値は、電界に依存することになる（電界ベクトル
【００１５】
【数６】
2006237616.tif 000008
で与えられる）が、同じくひとみ位置にも依存することになる（ひとみベクトル
【００１６】
【数７】
2006237616.tif 000009
で与えられる）。そのため、レンズひとみがジョーンズ行列形式論で表されることになる。
【００１７】
したがってこの形式論によれば、ひとみ行列は、次のように表すことができる。
【００１８】
【数８】
2006237616.tif 000010
上式で、大きさＡ及び位相δは、ひとみ位置
【００１９】
【数９】
2006237616.tif 000011
及び電界位置
【００２０】
【数１０】
2006237616.tif 000012
の陽関数である。スカラひとみＨは、行列要素から因数分解されている。スカラは、
【００２１】
【数１１】
2006237616.tif 000013
で与えられる。上式で、Ｗは波面収差であり、γ入力及びγは、入口及び出口ひとみにおける方向余弦である。複屈折を有するレンズは、式（５）によって画定されるひとみ行列を有することになる。このレンズは、事実上、典型的なジョーンズ行列を備えた偏光フィルタとして挙動する（局部ひとみ座標内で）ことになるが、このレンズが収差を有し、且つ、偏光挙動しない場合、単純なスカラひとみ関数Ｈを使用するだけで十分である。
【００２２】
物体強度分布は、パターン化装置の平面の電界によって決まる。この強度分布の形状は、電界がキルヒホッフ表現に基づくものであれ、或いはより厳格な、有限フィーチャを備えたパターン化装置からの電界のマクスウェル方程式の解に基づくものであれ、何ら制約を課すことはない。キルヒホッフ近似の場合、照明偏光によって電界のｘ成分及び／又はｙ成分の量が決まることになるが、より厳格に計算する場合、パターン化装置（たとえばレチクル）のトポグラフィと照明偏光との間の自明ではない相互作用によってスペクトルが左右される。
【００２３】
したがって、一般式（３）によれば、ＮＡの大きい画像化は、偏光の状態及び薄膜構造と本質的にリンクしており、電界結合及びフォトレジスト膜によって吸収されるパワーが著しく変化することになる。そのため、レジストに対する画像化特性、たとえば線の幅、画像コントラスト及び臨界寸法（ＣＤ）などの特性が変化することになる。画像コントラストは、微細な同じ線／空間パターンに有用な従来の画像測定基準であり、最大強度と最小強度の和で除した画像の最大強度と最小強度の差として定義されている。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の一態様によれば、放射の投影ビームを提供するようになされたイルミネータと、投影ビームの好ましい偏光状態の強度を制御するようになされた偏光コントローラと、パターン化装置を保持するようになされた支持部とを備えたリソグラフィ装置が提供される。パターン化装置は、所望のパターンに従って投影ビームをパターン化するようになされている。リソグラフィ装置は、さらに、基板を保持するようになされた基板テーブルと、パターン化されたビームを基板の目標部分に投射するようになされた、パターン化された画像を基板上に形成するための投影システムとを備えている。
【００２５】
本発明の他の態様によれば、リソグラフィ装置における画像のパラメータを改善即ち調整するための方法が提供される。この方法には、放射ビームの好ましい偏光状態の強度を制御する段階と、パターン化装置を使用して放射ビームをパターン化する段階が含まれている。この方法には、さらに、画像を形成するために、パターン化された放射を基板上の放射線感応材料の層の目標部分に投射する段階であって、放射ビームの好ましい偏光状態の強度を制御することによって画像のパラメータが改善される段階が含まれている。
【００２６】
本発明のさらに他の態様によれば、リソグラフィ装置を使用したデバイス製造方法が提供される。この方法には、パターン化装置を放射ビームで照射する段階と、放射ビームの好ましい偏光状態の強度を制御する段階と、パターン化装置を使用して放射ビームをパターン化する段階が含まれている。この方法には、さらに、放射線感応材料の層の上にパターン化された画像を形成するために、パターン化された放射を基板上の放射線感応材料の層の目標部分に投射する段階が含まれている。
【００２７】
本明細書においては、とりわけＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用が参照されているが、本明細書において説明するリソグラフィ装置は、集積光学系、磁気領域メモリのための誘導及び検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造などの他の適用例を有していることを理解されたい。このような代替適用例の関係においては、本明細書における「ウェハ」或いは「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」或いは「目標部分」という用語の同義語と見なすことができることは当業者には理解されよう。本明細書において参照されている基板は、たとえばトラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、且つ、露光済みレジストを現像するツール）又は度量衡学ツール若しくは検査ツール中で、露光前又は露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、このような基板処理ツール及び他の基板処理ツールに適用することができる。また、基板は、たとえば多層ＩＣを生成するために複数回に渡って処理することができるため、本明細書において使用されている基板という用語は、処理済みの複数の層が既に含まれている基板を指している場合もある。
【００２８】
本明細書に使用している「放射」及び「ビーム」という用語には、紫外（ＵＶ）放射（たとえば波長が３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ或いは１２６ｎｍの放射）及び極紫外（ＥＵＶ）放射（たとえば波長の範囲が５〜２０ｎｍの放射）を含むあらゆるタイプの電磁放射が包含されている。
【００２９】
本明細書に使用している「パターン化装置」という用語は、ビームの断面にパターンを付与し、それにより基板の目標部分にパターンを生成するべく使用することができる任意の装置を意味するものとして広義に解釈されたい。ビームに付与されるパターンは、基板の目標部分における所望のパターンに必ずしも厳密に対応している必要はないことに留意されたい。ビームに付与されるパターンは、通常、目標部分に生成される、たとえば集積回路などのデバイス中の特定の機能層に対応している。
【００３０】
パターン化装置は、透過型であっても或いは反射型であっても良い。パターン化装置の実施例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレイ及びプログラム可能ＬＣＤパネルがある。マスクについてはリソグラフィにおいては良く知られており、バイナリ、交番移相及び減衰移相などのマスク・タイプ、及び様々なハイブリッド・マスク・タイプが知られている。プログラム可能ミラー・アレイの実施例には、マトリックスに配列された微小ミラーが使用されている。微小ミラーの各々は、入射する放射ビームが異なる方向に反射するよう、個々に傾斜させることができる。この方法によれば、反射したビームがパターン化される。
【００３１】
支持構造は、パターン化装置の配向、リソグラフィ装置の設計及び他の条件、たとえばパターン化装置が真空環境中で保持されているか否か等に応じた方法でパターン化装置を保持している。支持部には、機械式クランプ技法、真空クランプ技法又は他のクランプ技法、たとえば真空条件下における静電クランプ技法を使用することができる。支持構造は、たとえば必要に応じて固定又は移動させることができ、且つ、たとえば投影システムに対してパターン化装置を確実に所望の位置に配置することができるフレームであっても、或いはテーブルであっても良い。本明細書における「レチクル」或いは「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターン化装置」という用語の同義語と見なすことができる。
【００３２】
本明細書に使用している「投影システム」という用語には、たとえば使用する露光放射に適した、或いは液浸液の使用又は真空の使用などの他の要因に適した、屈折光学系、反射光学系及びカタディオプトリック光学系を始めとする様々なタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「投影レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。
【００３３】
また、照明システムは、放射のビームを導き、整形し、或いは制御するための屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント及びカタディオプトリック光学コンポーネントを始めとする様々なタイプの光学コンポーネントを包含することができ、以下、このようなコンポーネントを集合的に、或いは個々に「レンズ」と呼ぶ。
【００３４】
リソグラフィ装置は、場合によっては２つ（二重ステージ）以上の基板テーブル（及び／又は複数のサポート構造）を有するタイプの装置であり、このような「多重ステージ」機械の場合、追加テーブルを並列に使用することができ、或いは１つ又は複数の他のテーブルを露光のために使用している間、１つ又は複数のテーブルに対して予備工程を実行することができる。
【００３５】
また、リソグラフィ装置は、基板の表面が比較的屈折率の大きい液体中、たとえば水中に浸され、それにより投影システムの最終エレメントと基板の間の空間が充填されるタイプの装置であっても良い。また、リソグラフィ装置内の他の空間、たとえばパターン化装置と投影システムの第１のエレメントの間の空間に液浸液を充填することも可能である。液浸技法は、当分野では、投影システムの開口数を大きくすることで良く知られている。
【００３６】
本明細書において説明する方法は、ソフトウェア、ハードウェア又はそれらの組合せとして実施することができる。一実施例では、コンピュータ・システム上で実行されると、本明細書において説明する方法の一部又はすべてを実行するように該コンピュータ・システムに命令するプログラム・コードを備えたコンピュータ・プログラムが提供される。
【００３７】
本発明のこれらの態様及び他の態様については、添付の図面に照らして行う本発明の例示的実施例についての以下の詳細な説明からより明確になり、且つ、より容易に理解することができよう。
【実施例】
【００３８】
図１は、本発明の特定の実施例によるリソグラフィ装置を略図で示したものである。このリソグラフィ装置は、
−  放射（たとえばＵＶ放射）のビームＰＢを条件付けるようになされた照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
−  パターン化装置（たとえばマスク）ＭＡを保持するようになされた、アイテムＰＬに対して該パターン化装置を正確に位置決めするようになされた第１の位置決め装置ＰＭに接続されたサポート構造（たとえばマスク・テーブル）ＭＴと、
−  基板（たとえばレジスト被覆ウェハ）Ｗを保持するようになされた、アイテムＰＬに対して該基板を正確に位置決めするようになされた第２の位置決め装置ＰＷに接続された基板テーブル（たとえばウェハ・テーブル）ＷＴと、
−  パターン化装置ＭＡによってビームＰＢに付与されたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（たとえば１つ又は複数のダイが含まれている）に画像化するようになされた投影システム（たとえば屈折投影レンズ）ＰＬと
を備えている。
【００３９】
図に示すように、この装置は透過型（たとえば透過型マスクを使用した）タイプの装置である。別法としては、この装置は反射型（たとえば上で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイを使用した）タイプの装置であっても良い。
【００４０】
イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射のビームを受け取っている。放射源がたとえばエキシマ・レーザである場合、放射源及びリソグラフィ装置は個別の構成要素にすることができる。その場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとは見なされず、放射ビームは、たとえば適切な誘導ミラー及び／又はビーム・エキスパンダを備えたビーム引渡しシステムＢＤを使用して放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ引き渡される。それ以外のたとえば放射源が水銀灯などの場合、放射源は、リソグラフィ装置の一構成部品にすることができる。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビーム引渡しシステムＢＤと共に放射システムと呼ぶことができる。
【００４１】
イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調整するための調整装置ＡＭを備えることができる。通常、イルミネータのひとみ平面内における強度分布の少なくとも外部及び／又は内部ラジアル・エクステント（一般に、それぞれσ−外部及びσ−内部と呼ばれている）は調整が可能である。また、イルミネータＩＬは、通常、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の様々なコンポーネントを備えている。イルミネータは、投影ビームＰＢで参照されている、所望する一様な強度分布をその断面に有する条件付け放射ビームを提供している。
【００４２】
サポート構造ＭＴの上に保持されているパターン化装置ＭＡに投影ビームＰＢが入射する。パターン化装置ＭＡを透過した投影ビームＰＢは、投影ビームを基板Ｗの目標部分Ｃに集束させる投影システムＰＬを通過する。基板テーブルＷＴは、第２の位置決め装置ＰＷ及び位置センサＩＦ（たとえば干渉装置）を使用して正確に移動させることができ、それによりたとえば異なる目標部分Ｃを投影ビームＰＢの光路内に配置することができる。同様に、第１の位置決め装置ＰＭ及びもう１つの位置センサ（図１には明確に示されていない）を使用して、たとえばマスク・ライブラリから機械的に検索した後、又は走査中に、パターン化装置ＭＡを投影ビームＰＢの光路に対して正確に配置することができる。通常、サポート構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴの移動は、位置決め装置ＰＭ及びＰＷのうちのいずれか一方又はその両方の一部を形成している長ストローク・モジュール（粗位置決め）及び短ストローク・モジュール（精密位置決め）を使用して実現されるが、ステッパ（スキャナではなく）の場合、サポート構造ＭＴは、短ストローク・アクチュエータのみに接続することができ、或いは固定することも可能である。パターン化装置ＭＡ及び基板Ｗは、パターン化装置アライメント・マークＭ１、Ｍ２及び基板アライメント・マークＰ１、Ｐ２を使用して整列させることができる。図に示す装置は、以下に示す好ましいモードで使用することができる。
１．ステップ・モード：サポート構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴが基本的に静止状態に維持され、投影ビームに付与されたパターン全体が目標部分Ｃに１回で投影される（即ち単一静止露光）。次に、基板テーブルＷＴがＸ及び／又はＹ方向に移動され、異なる目標部分Ｃが露光される。ステップ・モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一静止露光で画像化される目標部分Ｃのサイズが制限される。
２．走査モード：投影ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影されている間、サポート構造ＭＴ及び基板テーブルＷＴが同期走査される（即ち単一動的露光）。サポート構造ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＬの倍率（縮小率）及び画像反転特性によって決まる。走査モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一動的露光における目標部分の幅（非走査方向の幅）が制限され、また、走査運動の長さによって目標部分の高さ（走査方向の高さ）が決まる。
３．その他のモード：プログラム可能パターン化装置を保持するべくサポート構造ＭＴが基本的に静止状態に維持され、投影ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影されている間、基板テーブルＷＴが移動又は走査される。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、走査中、基板テーブルＷＴが移動する毎に、或いは連続する放射パルスと放射パルスの間に、必要に応じてプログラム可能パターン化装置が更新される。この動作モードは、上で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどのプログラム可能パターン化装置を利用しているマスクレス・リソグラフィに容易に適用することができる。
【００４３】
上で説明した使用モードの組合せ及び／又はその変形形態或いは全く異なる使用モードを使用することも可能である。
【００４４】
たとえば画像のコントラスト・レベル、ＣＤ或いは解像度を改善するためには、リソグラフィ装置における偏光を制御しなければならない。パターン化装置を照射するために使用される照明の偏光の品質が果たす役割は、とりわけ高ＮＡシステムの出現に伴って（投影システムと基板の間への液浸液の導入に伴って）増加している。偏光照明の品質は、基板上のレジストに転送される画像フィーチャの品質（たとえばコントラスト、ＣＤ及びピッチ）に影響を及ぼすことがある。
【００４５】
たとえば、直線偏光を必要とし、且つ、イルミネータによって楕円偏光がもたらされない場合、画像化の総合コントラストが変化することがある。したがって、様々な偏光測定基準が定量化されることが望ましい。
【００４６】
図２は、ｘ成分Ｅ０ｘ及びｙ成分Ｅ０ｙを有する電界ベクトルＥ０の偏光楕円を示したものである。楕円の軸比εは、短軸と長軸の比率として単純に定義することができる（軸比はε＝ｂ／ａである）。また、配向角Ψは、Ｘ軸に対する長軸の角度として定義することができる。直交する２つの電界ベクトル間の位相遅延は、次の式によって配向及び軸比に関連付けて示すことができる。
【００４７】
【数１２】
2006237616.tif 000014
上式で、δ＝δｙ−δｘは位相遅延である。したがってパラメータε及びΨは、露光放射の偏光状態を表す極めて良好なインディケータである。絶対位相はこれらの項には出現せず、効果をもたらしているのは相対位相差であることに留意されたい。
【００４８】
偏光品質は、仕様又は望ましい目標偏光に基づくものであっても良い。便利な測定基準は、偏光純度（ＰＰ）つまり目標偏光状態即ち好ましい偏光状態にある偏光放射の割合として定義されている。この偏光純度（ＰＰ）は、
ＰＰ＝‖Ｅ目標・Ｅ実際‖２×１００      （８）
で数学的に定義することができる。上式で、Ｅ目標及びＥ実際は、単位長さ当たりの電界ベクトルである。この測定基準の一例として、パターン化装置の露光にＹ偏光放射のみが望ましく、且つ、得られる出力照明が４５°回転している場合について考察すると、次の式を使用してＰＰを計算することができる。
【００４９】
【数１３】
2006237616.tif 000015
【００５０】
この例の場合、放射の５０％が悪い偏光状態にある。ＰＰは有効な測定基準であるが、照明放射を完全には定義していない。放射の微小部分が未定義即ち減偏光である可能性があり、本発明者らの観測期間を超えるタイムフレームの中で電界ベクトルが回転する。これは、非偏光放射として分類することができる。放射が偏光放射と非偏光放射を合わせたものと見なされる場合、次の式によって偏光度（ＤＯＰ）を定義することができる。
【００５１】
【数１４】
2006237616.tif 000016
【００５２】
偏光放射は、測定可能な４つの量（Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）によって定義することができる。これらの量は、ストークス・パラメータ即ちストークス・ベクトルとして知られている。第１のパラメータＳ０は、光学視野の総合強度を表している。残りの３つは、それぞれ、Ｘ又はＹ偏光放射の偏光強度、４５又は１３５偏光放射の偏光強度、及び円偏光放射の偏光強度を表している。これらの項は、レジストを露光するために使用される測定可能な強度に直接適用される。また、ジョーンズ・ベクトルとは異なり、ストークス・パラメータには、放射が偏光放射であるか或いは非偏光放射であるかに対する要求事項がない。ＤＯＰは、
【００５３】
【数１５】
2006237616.tif 000017
で再定義される。
【００５４】
ＰＰは、偏光放射に対する良好な測定基準であるが、非偏光部分を説明するためには場合によってはＤＯＰが必要である。非偏光（及び偏光）放射は、直交する２つの状態に分解することができるため、ＤＯＰ及びＰＰを関数とした好ましい偏光状態の総合強度（ＩＰＳ）を引き出すことが可能であり、
【００５５】
【数１６】
2006237616.tif 000018
で与えられる。
【００５６】
図３は、直線偏光放射と非偏光放射の混合を使用したＤＯＰ及びＰＰのいくつかの組合せを示したものである。図３には、所望する偏光状態の強度即ちＩＰＳと、直線偏光放射及び非偏光放射の様々な組合せが、ＤＯＰ及びＰＰの変化量の行列で示されている。たとえば、ゼロに等しいＩＰＳを得るためには、出力状態を入力状態に対して完全に直交させる必要がある。非偏光放射の出力状態には依然として５０％の直交偏光が含まれることになるため、出力状態は、０．５に等しいＩＰＳを有することになる。
【００５７】
ストークス・ベクトルの関係が分かり、且つ、直線偏光が好ましい状態であることが仮定されているため、さらに、
【００５８】
【数１７】
2006237616.tif 000019
が引き出される。
【００５９】
角度Ψが好ましい偏光軸に対するものである場合、ε＝０で且つＤＯＰ＝１であるＸ方向又はＹ方向のいずれか一方の所望する偏光に対して、ＩＰＳ＝１．０である。直線偏光放射の場合、Ψ、ε及びＤＯＰは、望ましい状態からの誤差項と見なすことができる。したがってこの式は、最終的にレジストを露光することになる強度の量に偏光放射の品質を関連付けている。ＩＰＳは、露光線量に直接関係しているため、画像視野全体に渡るＩＰＳの変化は、露光視野全体に渡るＣＤの一様性（ＣＤＵ）に直接関係している。
【００６０】
４５ｎｍの垂直稠密線の応答が、マッチド・ダイポール照明を使用して、ＮＡ＝１．３５、リダクション比４Ｘの水液浸システムを仮定してシミュレートされた。プロセス・ウィンドウが最大化されるため、好ましい偏光状態としてｙ軸に沿った偏光ダイポール照明が選択された。ダイポールの中心及び半径は、それぞれ部分干渉性σ中心＝０．７９及び半径σ半径＝０．１５であった。このセクションにおけるシミュレーションでは、無限に薄いマスク（キルヒホッフ近似）が仮定され、且つ、全フォトレジスト現像モデルと共にベクトル画像化理論が使用された。比較のために、１）ＰａｎｏｒａｍｉｃＴＭ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ＥＭ  Ｓｕｉｔｅと、２）ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ’ｓ  ＰｒｏｌｉｔｈＴＭの２つの市販シミュレータが使用された。
【００６１】
図４は、シミュレーションの結果を示したもので、好ましい状態からのＣＤ変化がＩＰＳの関数としてプロットされている。ＰａｎｏｒａｍｉｃＴＭソフトウェアに対しては、ε及びΨの行列を実行するＩＰＳ値が生成され、約３００の組合せが得られた。一方、ＰｒｏｌｉｔｈＴＭソフトウェアに対しては、ε、Ψ及びＤＯＰの行列が実行され、約１０００の値が得られた。
【００６２】
図から分かるように、ＣＤの変化は、ＣＤ変化と結合した固有ＩＰＳ値を有する単調関数である。シミュレータ間の一致は、とりわけ０．７を超えるＩＰＳに対して著しく良好である。
【００６３】
したがって、本発明者らは、ＩＰＳなどのアクセス可能な測定基準を介して偏光を操作することにより、画像のコントラストを制御し、或いはＣＤ及びＣＤ−ピッチ依存性などの他の画像パラメータを制御することが可能であることを決定した。孤立フィーチャと稠密フィーチャの両方がパターン中に存在している場合、つまり、広いピッチと狭いピッチの両方のピッチで配置されたフィーチャが存在している場合、フィーチャの印刷ＣＤが、そのフィーチャがパターン中で配置されているピッチに応じて変化する可能性がある。この効果は、「孤立−稠密バイアス」と呼ばれており、また、装置のＣＤ−ピッチ依存性は、「孤立−バイアス特性」と呼ばれている。本発明の一実施例によれば、ＩＰＳを制御し、且つ／又は調整することによって、装置の特定の孤立−稠密バイアス特性を制御し、且つ／又は調整することができる。ＩＰＳはＰＰ及びＤＯＰの関数であるため、ＩＰＳを制御する段階には、放射の偏光純度ＰＰを制御する段階及び／又は放射の偏光度（ＤＯＰ）を制御する段階が含まれている。この段階を実行することによって、たとえば画像のコントラストを改善し、或いはリソグラフィ装置の孤立−稠密バイアス特性を調整することができる。画像のコントラストを改善する場合、これは、より優れたコントラスト画像化が要求される適用例では有利である。しかしながら、特定の状況、たとえば、パターン化デバイス上のパターンが、そのレチクルが第１又は第２の装置に使用されているか否かに無関係に、孤立−稠密バイアスに対して同じように画像化される効果を狙って、ある（第１の）リソグラフィ装置の孤立−稠密特性を他の（第２）リソグラフィ装置の孤立−稠密バイアス特性に整合させることを目的としている場合、孤立−稠密バイアス特性を調整するオプションも同じく有利である。第１及び第２のリソグラフィ装置のＣＤ−ピッチ依存性を整合させることができるよう、特定のレベルの偏光を達成するための、第１のリソグラフィ装置の偏光測定基準を操作することによってＣＤ−ピッチ挙動を操作する能力は、近接整合と呼ばれている。
【００６４】
本発明の一実施例では、たとえば４分の１波長板（λ／４板）をイルミネータＩＬ（図１参照）の底部に挿入し、それにより偏光測定基準を操作することによって一組のリソグラフィ装置間の近接整合を達成することができる。「完全な偏光」、たとえば純粋な直線偏光（図５Ａに示す）を第１の装置で達成することができ、且つ、第２の装置では達成することができない場合、第２の装置の偏光機能に整合させるべく偏光バイアスを適用することによって（たとえば画像コントラスト機能に置き換えることによって）、第１の装置の直線偏光状態のレベルに若干の楕円性（図５Ｂに示す参照）を持たせることができる。
【００６５】
図６は、第１の装置に組み込むことができる、第２の装置の偏光機能に整合させるための制御可能なＩＰＳ損失を誘導する４分の１波長板の実施例の１つを示したものである。４分の１波長板の複屈折結晶軸ＢＡは、偏光方向のＸ軸又はＹ軸に沿って配向することができる。４分の１波長板即ち結晶をＲｚ軸に沿って若干回転させることにより、直線偏光に軸比（ε＝ｂ／ａ、図２参照）を強制することができ、したがって、第２のリソグラフィ装置の楕円偏光に整合させるために、パターン化装置レベルＭＡ（図１参照）まで伝搬する第１のリソグラフィ装置の直線偏光放射を楕円偏光放射に変換することができる。
【００６６】
したがって、複屈折４分の１波長板を使用することにより、制御されたＩＰＳ損失を達成することができる。この特性を使用してＩＰＳを制御し、延いては近接整合を実行することができる。この方法は、Ｘ、Ｙ、ＴＥ及び／又はＴＭ偏光方向を個々に備えたすべてのひとみ照明及びモードに対して動作し、複数のリソグラフィ装置間の近接整合を可能にしている。たとえば、この方法を使用することにより、第１のリソグラフィ装置の偏光レベルを下げることによって、より優れた偏光性能レベルを備えた第１のリソグラフィ装置と、偏光性能レベルが劣る第２のリソグラフィ装置の近接整合を達成することができる。
【００６７】
当業者には多くの改変及び変更が容易に可能であるため、本明細書において説明した構造及び動作に本発明を制限することは望ましくない。たとえば、本明細書においては、制御されたＩＰＳ損失を誘導するための方法として、複屈折を示す４分の１波長板が考察されているが、放射源での偏光の制御及び他のタイプの偏光光学エレメントの使用を始めとする他の構成も同じく意図されていることを理解されたい。たとえば、固有の複屈折を有するＣａＦ２レンズを使用したリソグラフィ装置の場合、複数のレンズのうちの１つ又は複数をクロックすることによって偏光状態を変化させることができる。
【００６８】
また、本発明によるプロセス、方法及び装置は、リソグラフィ分野で使用されている関連する装置及びプロセスと同様、その性質が複雑になる傾向があり、また、適切な動作パラメータの値を実験によって決定し、或いは所与の適用例のための最良の設計に到達するべくコンピュータ・シミュレーションを導入することによって最も良好に実践されることがしばしばである。したがって、適切なすべての改変及び等価物は、本発明の精神及び範囲に帰属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施例によるリソグラフィ投影装置を示す略図である。
【図２】楕円偏光を示すグラフである。
【図３】所望する偏光の強度及び偏光の配向を偏光度及び偏光純度パラメータの変化量の行列で示す表である。
【図４】臨界寸法を好ましい状態における放射の強度の関数としてプロットした、２つのリソグラフィ・シミュレーション・コードを使用したシミュレーションの結果を示すグラフである。
【図５】Ａは直線完全偏光状態を示す図で、Ｂは楕円偏光状態を示す図である。
【図６】本発明の一実施例による、偏光レベルを制御するべくリソグラフィ装置に組み込むことができる４分の１板の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
ＡＭ  放射ビームの角強度分布を調整するための調整装置
ＢＡ  ４分の１波長板の複屈折結晶軸
ＢＤ  ビーム引渡しシステム
Ｃ  基板Ｗの目標部分
ＣＯ  コンデンサ
ＩＦ  位置センサ
ＩＬ  照明システム（イルミネータ）
ＩＮ  インテグレータ
ＭＡ  パターン化装置
ＭＴ  サポート構造
Ｍ１、Ｍ２  パターン化装置アライメント・マーク
ＰＢ  放射のビーム（投影ビーム）
ＰＬ  投影システム
ＰＭ  第１の位置決め装置
ＰＷ  第２の位置決め装置
Ｐ１、Ｐ２  基板アライメント・マーク
ＳＯ  放射源
Ｗ  基板
ＷＴ  基板テーブル
【図１】
2006237616.tif 000020
【図２】
2006237616.tif 000021
【図３】
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【図４】
2006237616.tif 000023
【図５】
2006237616.tif 000024
【図６】
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